5.2Стыковая сварка оплавлением

Параметры режима стыковой сварки оплавлением:

Средний ток при оплавлении I_опл, А;

Припуск на оплавление _Δlопл, см;

Средняя скорость оплавления V_опл, см/с;

Скорость осадки V_ос, см/м;

Припуск на осадку Δl_ос, см;

Усилие осадки P_ос, кгс.

Необходимо установить оптимальный график изменения скоростей оплавления и осадки в процессе сварки. При сварке оплавлением с подогревом назначаются дополнительные параметры, определяющие подогрев заготовок перед оплавлением [13,14].

Средний ток при оплавлении зависит от скорости оплавления и метода сварки. Скорость оплавления выбирается в зависимости от тока при оплавлении [12, 20]:

(15)

γ, с, λ принимаются средними в интервале температур 0…Т_пл;

Т_опл – средняя температура частиц металла, удаляемых при оплавлении из стыка (для стали Т_опл =2000ºС), близкая к температуре кипения;

Т_под – температура подогрева заготовок перед оплавлением, ºС;

m₀ – скрытая теплота кристаллизации (кал/г), для стали m₀ = 65 кал/г;

dT/dx – градиент температур у стыка, ºС/см:

при сварке стали непрерывным оплавлением

dT/dx = 2000…5000 ºС/см,

(16)

при сварке стали с подогревом

dT/dx = (2000…5000)(1500-Тпод)/1500 ºС/см,

(16а)

k₃ – коэффициент, учитывающий несинусоидальную форму кривой тока при оплавлении, k₃ =0.7;

R_опл – сопротивление стыка при оплавлении, мкОм.

(17)

К – коэффициент:

Для низкоуглеродистых сталей К=650,

Для высоколегированных сталей К=500,

Для алюминиевых сплавов К=400,

Для медных сплавов К=300,

Для титановый сплавов К=950.

Скорость осадки

(18)

где Δ – величина зазора между оплавленными торцами (1.0…1.5 мм);

δ – толщина расплавленного металла на торцах (0.1…0.3 мм)

(19)

Т^*_опл – средняя температура металла расплавленного слоя, для стали Т^*_опл = 1650;

Т_пл – температура плавления металла;

λ – коэффициент теплопроводности свариваемого металла, средний в интервале температур 20…Т_пл.

Припуск на осадку

(20)

d – диаметр свариваемого стержня или сторона квадрата, см.

Если в сечении прямоугольник, то в уравнение (20) следует подставлять

Припуск на оплавление Δl_опл выбирается по литературным данным [11…13].

Усилие осадки

(21)

p – удельное давление, кгс/см² (выбирается по табл. 6.3. [13])

F – сечение свариваемой детали, см².

5.3Одноточечная сварка

Параметры режима точечной сварки:

Диаметр рабочей поверхности электрода d_э, мм;

Время включения тока t_св, с;

Усилие на электродах P_св, кг;

Сварочный ток Iсв, А

При сварке сталей толщиной δ≥0.5 мм используются электроды с плоско-конической частью (тип I), диаметром

(22)

где δ – толщина более тонкой их деталей, мм.

При использовании электрода со сферической рабочей поверхностью радиусом R=50…100 мм (тип II)

(22а)

Время включения тока:

Для низкоуглеродистых сталей

t_св = (1.5…3) δ, с – на жестких режимах;

t_св = (3…10) δ, с – на мягких режимах;

Для алюминиевых сплавов

t_св = (0.4…0.6) δ, с – для дуралюминов;

t_св = (1.5…1.5) δ, с – для сплавов АМГ;

Для остальных металлов и сплавов t_св выбирается по литературным данным [13,15,16].

Усилие на электродах

(23)

p – удельное давление, кг/мм²;

d_э – диаметр электрода, мм.

Ориентировочно удельное давление для некоторых групп материалов берется из работы [13].

Сварочный ток

(24)

m_c – коэффициент, учитывающий изменение сопротивления заготовок в процессе сварки, для стали m_c = 1.0…1.1; для алюминиевых сплавов m_c = 1.2…1.4;

Rн – среднее суммарное сопротивление нагретых деталей, принимается равным сопротивлению металла под электродами к концу сварки, мкОм

(25)

A – коэффициент, учитывающий характер поля электрического тока и зависящий от соотношения d_э/δ (см. график приложения 1);

t_св – время включения тока, с.

При расчете параметров сварки листов, различающихся по толщине, 2δ заменять на δ₁+δ₂

(26)

d_э – диаметр электрода, см;

δ – толщина одной свариваемой детали;

Т_пл – температура плавления металла детали;

c₁, γ₁ – средняя теплоемкость и плотность металла детали в интервале температур 0..Т_пл;

c₂, γ₂ – средняя теплоемкость и плотность металла детали в интервале температур 0..Т_пл/4;

χ – ширина кольца нагретого металла, окружающего ядро, см

(27)

=0.8 – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения температуры в кольце металла; - коэффициент формы электрода, для цилиндрического электрода , для конического , для сферического ; -средняя теплоемкость и плотность металлов электродов в интервале температур 0… (допускается брать значение для температуры С); - длина нагретого участка электрода.

Общий ток во вторичной цепи

(28)

где - ток шунтирования через ранее сваренную точку,

(29)

- полное сопротивление ветви шунтирования, , и - активное и индуктивное сопротивления ветви шунтирования, мкОм,

(30)

а - шаг между точками, см; толщина листа, см; - ширина эквивалентной полосы, по которой ток шунтирования распределяется между точками. Если при сварке полос рассчитанное оказывается больше действительной ширины полосы, то в расчете следует принимать последнюю,

(31)

- коэффициент поверхностного эффекта, определяется по формулам (8),(9).

Индуктивное сопротивление шунтирующей ветви (мкОм)